コンデンサーの充電曲線

 目的
    ・コンデンサーを充電するときの、コンデンサーの両端の電位差を測定し、充電曲線を得る。
    ・そのときの電流の変化も間接的に測定し、グラフにしてみる。

 対象 3年生

 準備 乾電池、電池ホルダー、コンデンサー付き回路(自作済み)、デジタルマルチメーター、ストップウォッチ

 実験
  1. 右写真のように、装置をセットする。
  2. スイッチを「放電」側にセットしておき、電圧測定の準備をする。
  3. スイッチを「充電」側に入れると同時に、ストップウォッチをスタート
    させる。
  4. 10秒ごとに電圧の値を記録し、3分間連続で測定する。
  5. 横軸に時間、縦軸に電圧のグラフを作成する。
  6. 先に測定した記録をもとに、回路に直列で接続されている抵抗の両端
    の電圧を計算で求める。
  7. デジタルマルチメーターを用いて、抵抗値を測定する。
  8. オームの法則より、回路に流れる電流を計算で求める。
  9. このデータから、横軸に時間、縦軸に電流のグラフを作成する。
 
 指導上の注意点
  • 以前から使用していたコンデンサー付き回路を利用するため、準備にかかる時間は少ない。
  • デジタルマルチメーターの内部抵抗は、電圧測定モードでは約10MΩであるため、コンデンサー
    での電圧測定も可能である。
  • グラフを作成させて、時刻0における電流値をグラフから考えさせ、回路計算での値とほぼ同じに
    なることも確認できる。(ただし、電池による内部抵抗があるので、完全には一致しない)